МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ 5 страница

4 Процессы разложения карбонатных примесей и выгорание органики.

6 По какому показателю оценивают степень спекания керамического черепка?

1 По водопоглощению по массе.

2 По общей пористости.

3 По прочности черепка.

4 По открытой пористости.

7 Для чего используют весы с приспособлением для гидростатического взвешивания?

1 Для определения массы образца в сухом состоянии.

2 Для определения массы образца в насыщенном водой состоянии.

3 Для определения объема образца.

4 Для определения пористости образца.

8 Как практически определяется показатель открытой пористости керамических образцов?

I По показателям плотности вещества и плотности материала.

2 По показателю водопоглощения по объему.

3 По показателю водопоглощения по массе.

4 По массе образца в сухом состоянии и объему образца.

9 Как устанавливают марку керамического кирпича по прочности?

I По среднему результату определения предела прочности на сжатие пяти стандартных образцов.

2 По средним результатам испытаний пяти стандартных образцов на сжатие и изгиб без учета наибольшего и наименьшего показателей прочности.

3 По средним результатам испытаний пяти стандартных образцов на сжатие и изгиб с учетом наименьших показателей прочности отдельных образцов.

4 По наименьшим результатам испытаний пяти стандартных образцов на сжатие и изгиб.

10 Как повысить эффективность изделий стеновой керамики?

1 Повышение плотности и прочности стеновых материалов с целью улучшения их конструктивного качества.

2 Значительное увеличение размеров и массы изделий для повышения уровня индустриализации кладочных работ.

3 Выпуск пустотелых керамических изделий укрупненных размеров с целью экономим материальных и трудовых ресурсов при возведении стен.

4 Выпуск изделий разных по размерам и свойствам для различных условий эксплуатации.

Лабораторная работа № 4

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА ПО ВНЕШНЕМУ ВИДУ

1 Требования к качеству и приемка изделий

Керамические кирпичи (рядовые − 250×120×65 мм и утолщенные − 250×120×88 мм) и камни (250×120×138 мм) сплошные (пустотность до 13 %) и эффективные (пустотность до 45 %) являются самыми массовыми изделиями, применяемыми для каменной кладки в зданиях и сооружениях (рисунок 16).

Кирпичи и камни керамические выпускают марок по прочности 75...300 с вертикальными пустотами и марок 25...100 − с горизонтальными пустотами. Морозостойкость F 15, 25, 35, 50 циклов, водопоглощение не менее 8 % у полнотелых и не менее 6 % у эффективных изделий. Пустоты могут быть сквозными и несквозными, круглыми диаметром не более 20 мм, квадратными со стороной не более 20 мм, щелевидными шириной не более 16 мм. Поверхность изделий должна быть плоской, ребра − прямолинейными или закругленными (r ≤ 15 мм), ложковые и тычковые грани − гладкими или рифлеными.

Допуски для оценки качества кирпича по дефектам внешнего вида (таблица 17).

Таблица 17 − Дефекты внешнего вида кирпича керамического

Примечание: * − для лицевых поверхностей изделий по ГОСТ 7484-78.

Приемку по внешнему виду проводят по двухступенчатому плану альтернативного контроля (таблица 18).

Таблица 18 − Правила приемки кирпича керамического по внешнему виду

Вторую ступень контроля проводят, если число изделий с дефектами превышает число А_е, но меньше числа R_e I-й ступени.

Для приемосдаточных испытаний кирпича керамического по другим показателям из выборки изделий, принятых по внешнему виду, отбирают число образцов в соответствии с таблицей 19 с примечаниями.

Примечания к таблице 19

* − для изделий пластического формования из лессов, трепелов, диатомитов;

** − масса для камней, кг;

*** − водопоглощение для пустотелых изделий;

(КСГ) − карбонатосодержащие глины;

(+ДТ) – глины с добавкой диатомитов и трепелов;

(ДТ) − лицевые кирпичи из диатомитов и трепелов.

Недожог и пережог – не допускаются.

2 Характеристика технологических воздействий на керамические изделия

2.1 Приготовление формовочной массы

Глины как осадочные породы перемежаются с линзами песков, известняков и другими примесями. Заготовку глины производят с усреднением состава на складе вылеживания. Формовочные массы составляют из глин, отощителей, порообразователей и они проходят через операции измельчения (вальцы камневыделительные и тонкого измельчения с зазором 1…2 мм, смесительные бегуны и др.), пароувлажнения до ω = 18...22 % при пластическом способе формования или 6…8 % при полусухом способе прессования. Итог этих операций – гомогенная смесь, не содержащая зерен СаСО₃ крупнее 0,5...0,8 мм для предупреждения появления "дутиков" в изделиях (отслоений сверхдопустимых размеров на поверхностях).

2.2 Формование изделий

Формование кирпича керамического при полусухом прессовании выполняется пресс-автоматами, при пластическом формовании – вакуум-прессами (рисунок 18). В вакуум-прессе формовочная масса проходит через отделение окончательного смешения 1, отделение уплотнения 3, решетку с ножами 4, вакуум-камеру 5 с разрежением 90…96 кПа для снижения объема пузырьков воздуха, захваченных в смесителе с 2...4 до 0,4…0,5 %.

Воздух затрудняет смачивание глины, мешает ее равномерному уплотнению, деформирует глиняный брус после мундштука, способствует образованию свилей при сушке и обжиге.

Далее масса уплотняется в цилиндре 7 и через переходную головку 8 и мундштук 9 выходит брусом на резательный стол.

Формующие поверхности мундштука изготовляются из специальных твердых сплавов или износостойкого чугуна. Не должно быть качаний выпорного вала 6 и увеличения просвета между краями лопастей вала и стенкой цилиндра 7 сверх 2...3 мм. При большом просвете возможно обратное течение глины вдоль стенок цилиндра и расслоение массы.

1 Кирпич с 19 пустотами 2 Кирпич с 32 пустотами

(пустотность 13 %) (пустотность 22 %)

3 Кирпич с 21 пустотами (пустотность 34 %, 45 %)

4 Кирпич с 18 пустотами 5 Кирпич с 28 пустотами

(пустотность 29 и 38 %) (пустотность 32 и 42 %)

6 Камень с 7 пустотами 7 Камень с 18 пустотами

(пустотность 25 %, 33 %) (пустотность 27 и 36 %)

Рисунок 16 – Рекомендуемые формы и размеры изделий

пластического формования

1 Кирпич прессованный с 8 несквозными отверстиями (пустотность 11 %)

2 Кирпич прессованный с 3 сквозными отверстиями (пустотность 2,25 %)

3 Кирпич экструзионный с 6 горизонтальными пустотами

4 Камень экструзионный с 30 пустотами и пустотой для захвата при кладке

(пустотность 45 %)

Рисунок 17 − Рекомендуемые формы и размеры изделий прессованных

и экструзионного формования

2.3 Сушка отформованных изделий

Сушка отформованных изделий производится в течение 48…72 ч. обычно в туннельных сушилках, где теплоносителем является отработанный горючий газ обжиговых печей с t = 90...120°С. Обязательными операциями является раздвижка кирпичей на полках вагонеток, контроль температуры и ритма толкания. Влажность кирпича после сушки должна находиться в пределах 6...8%.

Дефекты после сушки показаны в таблице 20

Таблица 19 – Порядок приемосдаточных испытаний партии кирпича, прошедшей приемку по внешнему виду

Рисунок 18 − Горизонтальный ленточный вакуумный пресс:

1 − смеситель. 2 − лопасти. 3 − уплотняющие винты. 4 − решетка с ножами. 5 − вакуум-камера. 6 − вал.

7 − корпус (цилиндр) пресса. 5 − переходная головка. 9 − мундштук

Таблица 20 – Дефекты кирпича после сушки

Дефект	Эскиз дефекта	Причины появления	Последствия
Увеличение времени сушки		Подсос воздуха через неплотности сушила; плотная укладка сырца на полках вагонеток	Снижение эффективности сушки
Деформация кирпичей		Увеличение расстояния между опорными планками, тряска при транспартировании	Превышение допуска по прямолинейности, отклонения от вертикали
"Сушильные" трещины (рамочные)		Ускоренный подъем температуры в начале сушки − повышение Ñt, ÑW по сечению. Слабый вакуум в прессе	Отбраковка по внешнему виду снижение марки по прочности
Краевые трещины вдоль ложка		Нарушение правил укладки кирпича, тряска при транспортировании	Отбраковка кирпича по внешнему виду
Помятости на гранях и ребрах		Небрежная укладка, повышенная влажность сырца, тряска на путях перекатки	Отбраковка кирпича по внешнему виду
Мелкие трещины на поверхности		Пониженная температура и повышенная влажность теплоносителя в начале сушки − "точка росы"	Отбраковка кирпича по внешнему виду
Отрыв пластинок массы от поверхности − "облопки"		Повышенное давление пара внутри сырца при высокой температуре теплоносителя	Отбраковка кирпича по внешнему виду

4 Обжиг изделий

Обжиг изделий выполняется в туннельных печах на горючем природном газе, результатом обжига являются физико-химические превращения глины в черепок.

При температурах 110...120°С удаляется свободная вода; 200...450°С выгорают порообразующие добавки; 450...700°С удаляется химически связанная вода; 900...1200 °С минералы разлагаются на отдельные оксиды, появляются легкоплавкие соединения, переходящие в жидкий расплав, обволакивающий своей пленкой остальные твердые частицы. Происходит стяжение этих частиц поверхностным натяжением расплава через деформацию жидкостных манжет, уменьшается межзерновая пористость (рисунок 19).

В таблице 21 представлены возможные дефекты кирпича керамического после обжига.

3 Проведение оценки качества кирпича

Измерение дефектов внешнего вида производится с помощью металлических линеек и угольников с делениями по 1,0 мм, а штангенциркуля, точность измерений – с погрешностью 1 мм.

Отклонения от перпендикулярности измеряется для тычковых граней приложением длинной стороны угольника к ложковой грани.

Непрямолинейность измеряется для ложковых граней по наибольшему просвету между линейкой, приложенной к ложку и его поверхностью.

Результаты измерений отклонений фактических размеров от номинальных, величин дефектов внешнего вида заносятся в регистрационные таблицы.

Обобщение результатов позволяет сделать вывод о соответствии кирпича требованиям ГОСТ.

Таблица 21 – Возможные дефекты кирпича керамического после обжига

Дефект	Эскиз дефекта	Причины появления дефекта	Последствия
Перерасход теплоносителя		До 80…90% потока теплоносителя проходит через боковые и верхний уширенные зазоры садки	Появление дефектов, приведенных в данной таблицы.
Неравномерный обжиг по сечению садки	Неравномерное распределение потока теплоносителя в попер. сечении садки, не работает песочный затвор	Неоднородность спекания черепка и свойств кирпича
Трещинообразование в кирпичах по периметру садки		Перегрев и затем резкое охлаждение кирпича − несоблюдение режима обжига	Отбраковка кирпича как половняка
Пиропластическая деформация кирпича		Перегрев кирпича с краевым опиранием	Отбраковка кирпича из-за непрямолинейности
Пережог до газовыделения в толще кирпича		Перегрев кирпича до температуры газовыделения из минералов черепка	Отбраковка кирпича из-за непрямолинейности
Недожог		Неравномерное распределение температуры по сечению садки	Отбраковка по недожогу
Обрушение садки		Неустойчивая садка, тряска на рельсах, наезд на выступы стен камеры − "пузо" в створе	Повышение % отбраковки
Деструкция черепка		Деструкция черепка из-за высокой скорости охлаждения после стекания	Понижение прочности, повышение водопоглощения

Контрольные вопросы

1 По каким дефектам оценивается качество внешнего вида кирпича?

1 По непрямоугольности углов

2 По отбитостям углов и ребер, по трещинам от ложка и тычка, по количеству кирпича-половняка.

3 По непрямолинейности граней, по герметическим размерам.

4 По величине водопоглощения, массы, уровню морозостойкости.

2 Что является причиной «сушильных» трещин?

1 Чрезмерное количество добавок-отощителей в формовочной массе?

2 Отсутствие добавок-отощителей.

3 Повышенная температура сушки в начальный период процесса, отсутствие раздвижки сырцовых кирпичей на полках вагонеток.

4 Медленный подъем температуры в сушильной камере.

3 Что является причиной обжиговых трещин от ложка и тычка кирпича?

1 Повышенное количество выгорающих добавок.

2 Замедленное перемещение обжиговых вагонеток через печь.

3 Отсутствие выгорающих добавок

4 Резкое снижение температуры в зоне охлаждения и повышенная скорость охлаждения после зоны спекания.

4 Каков механизм обжиговой усадки кирпича?

1 Испарение свободной влаги из формовочной массы при обжиге.

2 Действие сил поверхностного натяжения жидкостного расплава в зоне температуры спекания керамического черепка.

3 Удаление химически связанной воды из формовочной массы.

4 Образование расплава.

5 Для чего необходимо вакуумирование формовочной массы при получении кирпича по пластическому способу формования?

1 Для уменьшения объема и массы формовочной массы.

2 Для снижения сил внутреннего трения между частицами глины при прохождении через мундштук вакуумного пресса.

3 Для снижения отходов при производстве кирпича.

4 Для обеспечения сплошности глиняного бруса по выходе из мундштука вакуум-пресса и предотвращения его свилеватости.

6 Какие вещества можно использовать в качестве отощителей для формовочной массы?

1 Шамот, древесные опилки, известняк.

2 Добавки из отходов угледобычи, древесные опилки.

3 Песок, зола, шлак, шамот.

4 Известняк, доломит.

7 Каков допуск по наличию и протяженности трещин в рядовом кирпиче?

1 Не более одной трещины от тычка и ложка с глубиной распространения по постели не более 30 мм по перпендикуляру трещин.

2 Не более одной трещины от тычка и ложка с глубиной распространения по постели длиной 30 мм от начала до конца трещин.

3 Трещин не должно быть.

4 Две трещины глубиной 30 мм и более от ложковой поверхности по постели.

8 Что происходит с зернами известняка, содержащимися в формовочной смеси, во время обжига?

1 Ничего не происходит.

2 Зерна известняка разрыхляются на мелкие частицы.

3 Диссоциация известняка в оксид кальция и диоксид углерода.

4 Известняк образует основные соединения в кирпиче.

9 Что такое «дутики» в керамическом кирпиче?

1 Пустоты, образовавшиеся в керамическом черепке при разложении неорганических компонентов.

2 Пустоты, образовавшиеся в керамическом черепке при выгорании органических добавок.

3 Пластичные отслоения на поверхности керамических кирпичей и камней, появляющиеся в результате гидратации зерен окиси кальция.

4 Местные отслоения на поверхности изделий, имеющие обычный для обжигового черепка цвет.

Лабораторная работа № 5

СТРОИТЕЛЬНЫЙ ГИПС

Общие сведения

Неорганические вяжущие вещества представляют собой искусственно полученные тонкоизмельченные порошки, способные при затворении водой образовывать пластично-вязкую и легко формуемую массу – вяжущее тесто, которое в результате физико-химических процессов постепенно затвердевает и переходит в камневидное состояние.

Неорганические вяжущие вещества образуют с водой пластичное тесто, которое способно легко растекаться даже в том случае, если в него добавлять большое количество твердых материалов (песка, щебня), благодаря чему растворные и бетонные смеси при изготовлении строительных изделий и конструкций плотно заполняют формы сложной конфигурации или растекаются по поверхности ровным однородным слоем. Через некоторое время тесто любого вяжущего вещества загустевает, схватывается и отвердевает, превращаясь в искусственный камень, связывая зерна заполнителей в прочный монолит.

Количество воды, введенное при затворении вяжущего вещества, влияет на пластично-вязкие свойства теста. Чем больше воды, тем выше текучесть теста, тем медленнее проходят процессы коагуляции и кристаллизации, тем медленнее оно загустевает и твердеет.

Окончательная прочность камня на основе вяжущих веществ связана, главным образом, с его плотностью, которая зависит от разницы между количеством воды, взятой при затворении (30…100 % от массы вяжущего), и количества воды, фактически связываемой минералами вяжущего при его гидратации (15…30 %). Избыточное количество воды нужно для получения пластичной смеси и с течением времени оно неизбежно испаряется, оставляя после себя поры, снижающие плотность, прочность и долговечность искусственного камня. Поэтому при изучении свойств вяжущих веществ и при сравнении их технических показателей с нормативными всегда применяют смесь стандартной консистенции, содержащую строго установленное количество воды.

Строительный гипс получают при нормальном давлении в результате термической обработки при температуре 150…170 °С природного гипсового камня, измельченного в порошок до или после этой обработки.

Происходит частичная дегидратация двуводного гипса по реакции

CaSO₄·2H₂O = CaSO₄·0,5H₂O + 1,5Н₂О.

Кроме полуводного сульфата кальция гипсовое вяжущее содержит примеси глины, кварца, которые ухудшают качество вяжущего вещества.

Твердение гипсовых вяжущих веществ происходит по теории А.А. Байкова:

– на первом, подготовительном этапе частицы полугидрата при затворении водой начинают растворяться с поверхности до образования насыщенного раствора, одновременно начинается гидратация полуводного гипса по реакции

CaSO₄·0,5H₂O + 1,5Н₂О = CaSO₄·2H₂O.

Этот период характеризуется вязкопластичным текучим состоянием гипсового теста;

– на втором этапе (коллоидации) наряду с гидратацией растворенного полугидрата происходит прямое присоединение воды к твердым частичкам полуводного гипса; продукт гидратации – двуводный гипс образуется в виде высокодисперсных кристалликов, которые, выделяясь из пересыщенного раствора, образуют коллоидно-дисперсную систему в виде геля, где частички двугидрата связаны силами молекулярного сцепления (ван-дер-ваальсовыми); этот период характеризуется схватыванием (загустеванием) теста;

– на третьем этапе (кристаллизации) образовавшийся неустойчивый гель перекристаллизовывается в более крупные кристаллы, которые объединяются между собой в сростки, обеспечивая твердение и рост прочности камня вяжущего.

Названные этапы следуют не строго друг за другом, а налагаются один на другой и продолжаются до тех пор, пока весь полуводный гипс не перейдет в двуводный. При высыхании гипсовых изделий из водного раствора выделяется оставшийся в нем двугидрат, упрочняющий контакты в кристаллических сростках.

Многие вяжущие вещества при твердении дают усадку, что может привести к растрескиванию и снижению прочности искусственного камня. Для того чтобы уменьшить вредные последствия усадки, в растворы и бетоны вводят большое количество каменных заполнителей – песка, гравия, щебня. Гипсовые растворы и бетоны можно готовить и без заполнителей, т. к. гипс при твердении увеличивает свой объем на 0,5…1,0 %. Это свойство очень ценно, отлитые гипсовые изделия твердеют с уплотнением и точно передают очертания формы.

Цель работы

Изучить основные свойства гипсовых вяжущих веществ и исследовать влияние на них количества воды, взятой при затворении гипсового теста; определить марку гипсового вяжущего вещества.

Порядок выполнения работы

Каждое звено студентов проводит следующие испытания:

– определяет текучесть гипсового теста и изготовляет из него 3 образца-балочки размером 4х4х16 см;

– определяет сроки схватывания гипсового теста;

– испытывает образцы с определением пределов прочности при изгибе и сжатии.

При этом одно из звеньев проводит все испытания в стандартных условиях (на гипсовом тесте нормальной густоты), а также определяет тонкость помола вяжущего. Три других звена проводят испытания при величине водозатворения отличающиеся от нормальной густоты гипсового теста (по заданию преподавателя).

MEТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

1 Определение нормальной густоты и текучести гипсового теста

Текучесть гипсового теста определяется с помощью вискозиметра Суттарда (рисунок 20а), который состоит из латунного (стального) цилиндра 1 с внутренним диаметром 50 мм и высотой 100 мм, листа стекла 2 с концентрическими окружностями снизу.